Thèse soutenue

Fluctuations temporelles quantiques du courant dans des nanostructures

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Auteur / Autrice : Laurent Saminadayar
Direction : Denis-Christian Glattli
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

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Dans un conducteur mesoscopique, le transport du courant se fait de facon coherente : l'onde associee aux electrons garde une phase bien definie, ce qui permet d'observer des effets d'interference electronique. Le transport dans ce regime a ete largement etudie depuis une decennie, et les grandes lignes en sont bien comprises. Dans cette these, nous nous sommes interesses a un autre aspect du transport quantique, les mesures de bruit. Il s'agit de detecter les fluctuations du courant autour de sa valeur moyenne. Notre travail est divise en trois parties : tout d'abord, nous avons mesure le bruit de grenaille dans un contact ponctuel quantique. Le bruit de grenaille est lie a la granularite de la charge. Dans un conducteur classique, il est directement relie au courant. Nous avons montre que dans un conducteur quantique, comme un contact ponctuel quantique, les correlations quantiques dues au principe de pauli reduisent le bruit de grenaille, et peut meme l'annuler dans certaines conditions. Dans un deuxieme temps, nous avons utilise le fait que le bruit de grenaille soit sensible a la charge des porteurs pour detecter les quasiparticules de charge fractionnaire de l'effet hall quantique fractionnaire. L'existence de ces quasiparticules avait ete predite des 1983, mais aucune observation experimentale n'avait ete rapportee jusqu'alors. En induisant un courant de quasiparticules entre les deux bords d'un echantillon en regime d'effet hall quantique fractionnaire, et en mesurant le bruit associe, nous avons montre que celui-ci vaut s#i = 2(e/3)i. Il s'agit donc d'une mesure directe de la charge fractionnaire des porteurs du courant en regime d'effet hall quantique fractionnaire, qui vaut e* = e/3, comme prevu par la theorie. Enfin, la troisieme partie de la these est consacree a un sujet plus proche de la physique appliquee, la mesure du bruit basse frequence dans des boites quantiques. Les systemes quantiques commencent a etre etudies en vue d'applications, et il est donc essentiel de caracteriser leur bruit basse frequence (bruit en 1/f). Nous avons montre que celui-ci est du a des charges se deplacant sur le substrat a proximite de la boite, et que l'amelioration des caracteristiques de bruit de ces dispositifs passait donc par un important travail sur les substrats.